高中化学实验题

氮元素的化合物应用十分广泛。请回答：
（1）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)  △H＝－41.8 kJ·mol－1已知：2SO2(g)＋O₂(g)2SO₃(g)  △H＝－196.6 kJ·mol－1写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式        。
（2）298 K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂(g)N₂O₄(g)  ΔH＝-a kJ·mol^－1 (a>0)。N₂O₄的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题：

①298k时，该反应的平衡常数为      L·mol^－1（精确到0.01）。
②下列情况不是处于平衡状态的是       ：
A．混合气体的密度保持不变；
B．混合气体的颜色不再变化；
C．气压恒定时
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO₂)="0.6" moln(N₂O₄)=1.2mol，则此时V_（正）    V_（逆）（填“>”、“<”或“=”）。
（3）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点。

①b点时，溶液中发生水解反应的离子是______；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序            。
③d、e点对应溶液中，水电离程度大小关系是d       e（填“>”、“<”或“=”）。

铝是地壳中含量最高的金属元素，在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分为Al₂O₃，还含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中，其单质、合金及其化合物在生产生活中的应用日趋广泛，铝土矿是生产铝及其化合物的重要原料。
（1）铝元素在元素周期表中的位置是                。
（2）铝电池性能优越，铝一空气电池以其环保、安全而受到越来越多的关注，其原理如图所示。

①该电池的总反应化学方程式为               ；
②电池中NaCl的作用是                 。
③以铝一空气电池为电源电解KI溶液制取KIO₃（石墨为电极材料）时，电解过程中阳极的电极反应式为                             。
（3）工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。
①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为：                （注明试剂、现象）。
②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为           （填代号）。

A．氢氧化钠溶液

B．硫酸溶液

C．氨水

D．二氧化碳

③由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：           蒸发浓缩、冷却结晶、           、洗涤。
④SiO₂和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为                （填代号）。

B．[实验化学]2-苯基-2-丁醇是重要的有机合成中间体，以溴苯为原料合成该中间体的反应原理如下：

【实验装置】

【实验步骤】
步骤1：将镁条置于装置Ⅰ的三颈烧瓶中，加入100 mL乙醚（ρ＝0.71g·cm^－3），在冷却条件下缓缓滴入溴苯，微热并加入一小块碘引发反应①。
步骤2：滴加14.2 mL丁酮和30 mL乙醚混合物，发生反应②；滴加入20％的NH₄Cl水溶液，发生反应③。
步骤3：分出油层，用水洗涤至中性，用无水CaCl₂干燥。
步骤4：用装置Ⅱ先蒸出乙醚，再蒸馏出产品。
（1）步骤1中加入碘的作用是      。
（2）装置Ⅰ中滴加液体所用的仪器的名称是      ，反应②需将三颈烧瓶置于冰水中，且逐滴加入丁酮和乙醚，其目的是      。
（3）步骤三中分离出油层的具体实验操作是      。
（4）装置Ⅱ采用的是减压蒸馏，实验时需将吸滤瓶需连接      ；采用这种蒸馏方式的原因是      。

天然气是重要的化石燃料和工业原料，其主要成分为甲烷。

（1）CO₂气体排放会产生温室效应，将通入CO₂碳化了的水在如图1所示的电解池阴极区进行电解，可以直接产生甲烷，加入硫酸钠为了增加导电性。
①写出电解时阴极的电极反应式            。
②电解时电解池采用阳离子交换膜，若采用阴离子交换膜会对电解产生的影响为      。
（2）将甲烷和硫反应可以制备CS₂，其流程如下：

①反应1产生两种含硫的物质，则该反应方程式为            。
②反应当中，每有1molCS₂生成时，需要消耗O₂的物质的量为            。
③为了将含硫化合物充分回收，实验时需对反应1出来的气体分流，则进入反应2和反应3的气体气体关系为            。
（3）甲烷在高温下分解生成烃和氢气，若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图2所示，甲烷在高温下分解反应的化学方程式为            。

绿矾（FeSO₄·7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

已知：室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。
（1）通入硫化氢的作用是：
①除去溶液中的Sn²⁺离子
②除去溶液中的Fe³⁺，其反应的离子方程式为           ；
操作II，在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是      。
（2）操作IV的顺序依次为：       、      、过滤、洗涤、干燥。
（3）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
②         。
（4）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的方法是：
a.称取一定质量绿矾产品，配制成250.00mL溶液；
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c.用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺＋MnO₄^—＋8H⁺=5Fe³⁺＋Mn²⁺＋4H₂O）。
①用硫酸酸化的0.01000 mol/LKMnO₄溶液滴定时，左手把握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视       。
②判断此滴定实验达到终点的方法是     。
③若用上述方法测定的样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有       。

某科研小组在900℃的空气中合成出化学式为La₂Ca₂MnO_x的超导体材料，其中La以+3价存在。为确定x的值，进行如下分析：
步骤1：准确称取0.5250g超导体材料样品，放入锥形瓶中，加25.00mL0.06000mol•L^－1Na₂C₂O₄溶液（过量）和25mL6mol•L^－1HNO₃溶液，在60-70℃下充分摇动，约半小时后得到无色透明溶液A（该条件下，只有Mn元素被还原为Mn²⁺，Na₂C₂O₄被氧化为CO₂）。
步骤2：用0.02000mol•L^－1KMnO₄溶液滴定溶液A至终点，消耗10.00mL KMnO₄溶液。
（1）步骤1反应后溶液中Mn²⁺的物质的量浓度为0.02000mol•L^－1。常温下，为防止Mn²⁺形成Mn（OH）₂沉淀，溶液的pH的范围为           [已知Mn（OH）₂的Ksp=2.0×10^－13]
（2）步骤2滴定终点的现象是                                。
（3）步骤2滴定终点读数时俯视刻度，其他操作都正确，则所测x的值将             （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（4）求x的值（写出计算过程）。

(15分)氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)是一种白色固体，受热易分解。某小组模拟制备氨基甲酸铵，反应如下(且温度对反应的影响比较灵敏)：2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(s)  ΔH＜0
（1）如用下图I装置制取氨气，可选择的试剂是                      。
（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图Ⅱ所示，把NH₃和CO₂通入CCl₄中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl₄中。 当悬浮物较多时，停止制备。

注：CCl₄与液体石蜡均为惰性介质。
①发生器用冰水冷却的原因是                ，液体石蜡鼓泡瓶的作用是                 。
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是             (填写操作名称)。为了得到干燥产品，应采取的方法是          (填写选项序号)。
a．常压加热烘干            
b．高压加热烘干          
c．减压40℃以下烘干
（3）制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。
①设计方案，进行成分探究，请填写表中空格。
限选试剂：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、稀盐酸。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解。	得到无色溶液
步骤2：向试管中加入过量的BaCl2溶液，静置。	若溶液不变浑浊，证明固体中不含碳酸铵。
步骤3：向试管中继续加入                  。	，证明固体中含有碳酸氢铵。

②根据①的结论：取氨基甲酸铵样品3.95 g，用足量氢氧化钡溶液充分处理后，过滤、洗涤、干燥，测得沉淀质量为1.97 g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为          。

(18分)Ⅰ．将广泛应用于航空工业的某合金(两种金属组成)投入过量浓硝酸中，合金与硝酸剧烈反应，放出红棕色气体X和蓝绿色溶液Y。若将少量Y滴入NaCl溶液中，只产生白色沉淀。
（1）氯元素在周期表中的位置           。
（2）组成合金的金属是                 (填选项字母)。

A．Cu，Mg

B．Cu，Al

C．Cu，Fe

D．Cu，Ag

（3）X是大气污染物之一，利用氨水可以将SO₂和X同时吸收处理，原理如下图所示：

NO₂被吸收的离子方程式是                                                。
Ⅱ．某研究小组为了探究仅一种白色粉末状固体X(仅含四种元素)的组成和性质，称取6.3g固体X，设计并完成了如下实验：

已知：Cu₂O+2H⁺==Cu+Cu²⁺+H₂O
请回答下列问题：
（1）画出沉淀丙中金属元素的原子结构示意图          ，写出气体甲的电子式                。
（2）X的化学式是               。
（3）生成砖红色沉淀的原因是                                           (用化学方程式表示)。
（4）在加热条件下，用氢气还原砖红色沉淀，写出该反应的化学方程式                       ，有人提出产物中可能还含有Cu₂O，请设计实验方案验证之                             。

(15分)Na₂S₂O₃是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ．制备Na₂S₂O₃·5H₂O
反应原理：Na₂SO₃(aq)＋S(s)Na₂S₂O₃(aq)
实验步骤：
①称取20 g Na₂SO₃加入圆底烧瓶中，再加入80 mL蒸馏水。另取4 g研细的硫粉，用3 mL乙醇润湿，加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图所示，部分夹持装置略去)，水浴加热，微沸60 min。

③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na₂S₂O₃·5H₂O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。
回答问题：
（1）硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是__________________________。
（2）仪器a的名称是________，其作用是____________________。
（3）产品中除了有未反应的Na₂SO₃外，最可能存在的无机杂质是        ，检验是否存在该杂质的方法是                               。
（4）该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因           。
Ⅱ．测定产率
将所得产品配成500mL溶液，取该溶液20mL，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L^－1碘的标准溶液滴定。反应原理为2S₂O₃^2－ ＋ I₂ ="=" S₄O₆^2－ ＋ 2I^－
（5）滴定至终点时，溶液颜色的变化_______________。
（6）滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为______mL，则该实验的产率为         。(保留三位有效数据)

Ⅲ．Na₂S₂O₃的应用
（7）Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2－，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为_____。

甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计了如下实验流程：

实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。
下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶。

甲小组测得：反应前氧化铜的质量m₁ g、氧化铜反应后剩余固体的质量m₂ g、生成氮气在标准状下的体积V₁ L。
乙小组测得：洗气前装置D的质量m₃ g、洗气后装置D的质量m₄ g、生成氮气在标准状况下的体积V₂ L。
请回答下列问题：
（1）写出仪器a的名称____________。
（2）检查A装置气密性的操作是_______________________________________。
（3）甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中。

	实验装置	实验药品	制备原理
甲小组	A	氢氧化钙、硫酸铵	反应的化学方程式为 ①___________________________________________。
乙小组	__②__	浓氨水、氢氧化钠	用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用③___________________________________________

（4）甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为____________。
（5）乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是__________。
为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出了合理的实验结果。该药品的名称是____________。

含有硫元素的物质种类繁多。某学校兴趣小组对其中两类物质进行性质探究。
Ⅰ．已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应，生成可溶性的多硫化物(如Na₂S_n)。
请回答下列问题：
（1）多硫化物Na₂S_n溶于水的电离方程式为___________________________。
（2）在浓Na₂S溶液中滴入少量氯水，经振荡，未发现沉淀物生成，其原因是(用离子方程式表示，下同)___________________________________________________。
（3）在足量氯水中，滴入少量Na₂S溶液，经振荡，也未发现沉淀物生成，若再加入盐酸酸化的BaCl₂溶液，即可产生白色沉淀，其原因是_____________________________。
Ⅱ．浓硫酸具有氧化性，不同浓度的硫酸氧化性不同。为了探究浓度对硫酸氧化性的影响，某学习小组进行了如下探究：称取无锈铁钉(碳素钢)12.0 g放入30.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。为了测定气体Y中SO₂的含量，设计如下三种方案：
方案①：取672 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体4.66 g。
方案②：向V mL c mol/L酸性高锰酸钾溶液中缓慢通入a L(标准状况)气体Y，溶液恰好完全褪色。
方案③：取V mL(标准状况)气体Y缓慢通入足量氢氧化钡溶液中，充分反应后，过滤、洗涤、烘干，称得固体质量为m g。
（1）其中不合理的是方案_____(填序号)，理由是___________________________________。
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有少量的H₂和CO₂。为此设计了下列探究实验装置(夹持装置已略去)。

（2）装置A中试剂的作用是__________________________。
（3）简述确认气体Y中含有CO₂的实验现象：________________________________。
（4）有同学根据“F干燥管中无水硫酸铜是否变蓝色”确 认气体Y中是否有氢气，你认为是否合理？______(填“合理”或“不合理”)，简述理由：___________________________________。

(13分)Cr₂O₇^2-和CN^－是工业废水中常见的污染物.若利用下列流程可对分别含两种离子的废水进行综合处理：

已知：Cr³⁺也有一定毒性,Cr³⁺在pH=6.0时开始沉淀,pH=8.0时沉淀完全.
回答下列问题:
（1）已知步骤②中无气体生成,写出反应的离子方程式______________________.
步骤④中NaClO可将CNO^－处理为完全无害的溶液,该过程中有两种无毒的不支持燃烧的气体产生,写出这两种气体的化学式____________________________.
（2）步骤⑥的反应为S₂O₃^2-+Cr₂O₇^2-+H⁺―→SO₄^2-+Cr³⁺+H₂O(未配平),则每处理1 mol Cr₂O₇^2-转移________mol电子.
（3）滤渣C的化学式为Cr(OH)₃,溶液A和溶液B混合可使废水中的Cr³⁺沉淀的原因是______________________________________________________.
（4）步骤⑦的操作名称为___________,若该操作在实验室中进行,则所需的玻璃仪器为________.

SO₂是一种大气污染物，某兴趣小组欲探究SO₂的性质及绿色实验方法，设计如下方案：

（1）B、C、D分别用于检验SO₂的漂白性、还原性和氧化性。其中C、D分别为碘水和硫化氢的水溶液，则B中所盛试剂为________，C中反应的离子方程式为____________________________________________。
（2）为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如图A₂的制取装置来代替A₁装置，与A₁装置相比，A₂装置的优点是_______________________________________(任写一点即可)。
（3）E中用氨水吸收尾气中的SO₂，“吸收液”中可能含有OH^－、SO₃^2-、SO₄^2－、HSO₃^-等阴离子。已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO₂也易溶于水。现有仪器和试剂为小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2 mol·L^－1盐酸、2 mol·L^－1HNO₃、1 mol·L^－1BaCl₂溶液、1 mol·L^－1Ba(OH)₂溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验证明“吸收液”中存在SO₃^2-和HSO₃^-，完成下表的实验操作、预期现象与结论：

实验操作	预期现象与结论
步骤1：取适量“吸收液”于小烧杯中，用胶头滴管取1 mol·L^－1 BaCl2溶液向小烧杯滴加直至过量	若出现白色浑浊，则溶液中存在SO3^2-或SO4^2^－
步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗涤，再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中；向冲下的固体_______________________________
步骤3：____________________________ ________________________________

 

(15分)镁、铝、铁及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用
I：实验室采用MgCl₂、AlCl₃的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl₂O₄，主要流程如下：

（1）已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1．8×10^-11，K_sp[Al(OH)₃]=3×10^-34，该温度下向浓度均为0．01 mol·L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成           沉淀(填化学式)。
（2）高温焙烧时发生反应的化学方程式         ，洗涤沉淀时的方法是             。
（3）常温下如果向AlCl₃饱和溶液中不断通人HCl气体，可析出AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：                               。
Ⅱ：某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到铁完全溶解，并产生大量气体。为此，他们设计了如下装置验证所产生的气体。

（1）G装置的作用是                               。
（2）证明有SO₂生成的现象是            ，为了证明气体中含有氢气，装置E和F中加入的试剂分别为          、          。
（3）若将铁丝换成铜丝，反应后的溶液没有出现预计的蓝色溶液，而出现了大量白色固体，原因是                        。

[实验化学]邻叔丁基对苯二酚(TBHQ) 是一种新颖的食品抗氧剂，其制备原理为:

实验过程中的主要步骤如下:
步骤1．向三口烧瓶中加入5.5g对苯二酚，5.OmL浓磷酸及20mL二甲苯(装置如图所示)，启动搅拌器。

步骤2．缓缓加热到100-110°C，慢慢滴加7.5mL叔丁醇和5mL二甲苯组成的溶液，30-60min内滴完。
步骤3．升温到135-140°C，恒温回流2.5h。
步骤4．将反应液冷却到120°C，直到反应完成
步骤5．将反应液倒入烧杯，并用热水洗涤三口烧瓶，洗液并入烧杯中。
步骤6．冷却结晶，抽滤，回收滤液中的二甲苯和磷酸
步骤7．用二甲苯重结晶、脱色、冷水洗涤、干燥
（1）磷酸在实验中的作用是_____。
（2）本实验中二甲苯的作用是_____。
（3）步骤4中反应完成的标志是_____。
（4）步骤7脱色时，可用的脱色剂是_____。
（5）对合成得到的产品表征，还需要的主要现代分析仪器是_____、_____。